CN204595469U - 一种mvb网络组件式模型 - Google Patents

Abstract

一种MVB网络组件式模型，属于电子技术领域。本实用新型的目的是提供一种能为高速列车MVB网络的理论研究及其应用提供基础平台，缩短研发周期的MVB网络组件式模型。本实用新型是由MVB主设备组件、MVB从设备组件、MVB总线组件及收发器转换接口组件构成；MVB主设备组件和MVB从设备组件经过任意拖拽并通过收发器转换接口组件与MVB总线组件进行双向连接。本实用新型通过MVB网络组件式模型实现构建任意网络拓扑结构、任意网络容量及灵活通用的MVB网络模型，为高速列车MVB网络应用及理论研究打下了坚实的基础，缩短了研发周期。

Description

一种MVB网络组件式模型

技术领域

本实用新型属于电子技术领域。

背景技术

随着高速列车的迅速发展，国内外对高速列车MVB网络核心技术进行了大量的研究，国外由于起步早、技术积累丰富而掌握了诸多MVB网络核心技术，且对MVB网络核心技术进行垄断，严重阻碍了国内高速列车MVB网络领域相关技术和产品的研发和应用。而MVB网络建模方法是研究MVB网络实时性、可靠性等关键技术的基础，现有的方法通常针对具体网络规模、具体应用而设计，导致适应性和可扩展性比较差。因此，通用性强的MVB网络建模方法研究成为MVB网络技术的必要内容。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能为高速列车MVB网络的理论研究及其应用提供基础平台，缩短研发周期的MVB网络组件式模型。

本实用新型是由MVB主设备组件、MVB从设备组件、MVB总线组件及收发器转换接口组件构成；MVB主设备组件和MVB从设备组件经过任意拖拽并通过收发器转换接口组件与MVB总线组件进行双向连接；

MVB主设备组件是由数据处理模块                                                、数据接收模块、数据发送模块、数据源模块构成；其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1连接有U3、L1、R7、C14组成的振荡电路、U2、C4、C5、C6组成的2.5V电源电路、U4、C8、C7、C9、C10组成的3.3V电源电路、C1、C2和C3组成的电源去耦电路、C11、C12和C13组成的电源去耦电路、S1、R5、R6、、C15组成的复位电路、限流电阻R1、LED1、限流电阻R2、LED2组成电路用来指示串口数据收发、限流电阻R3、LED3、限流电阻R4、LED4组成电路用来指示端口数据的发送状态，其中U1为EP4C6F17C8N内核，U3为晶振，引脚4和U1的引脚1连接，U1的引脚4和外部时钟电路连接，U2、U4分别为VCC2P5、VCC3P3稳压芯片，U2的引脚2和U1的引脚38连接，U4引脚2和U1的引脚8连接；

MVB从设备组件是由数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块构成；其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1外部连接电路与MVB主设备组件相同；

收发器转换接口组件是由电气短距离收发器接口、电气中距离收发器接口、光纤介质收发器接口构成，3类接口集成于收发器转换接口组件中，U5连接有C19、C20、C21组成的电源去耦电路、C18、R8和S2组成的复位电路、限流电阻R13、LED5、限流电阻R14、LED6、限流电阻R15、LED7、限流电阻R16、LED8组成电路分别用来指示各个串口数据收发、C16、C17 和晶振JZ 组成的振荡电路、上拉电阻R9、R10、R11和R12，其中U5的引脚1、2、3、4分别与U1的引脚31、32、25、24连接；

电气短距离收发器接口：U6连接有由OPT1、R20、OPT2、R21及OPT3、R22分别组成的光耦隔离电路、C22去耦电容、上拉电阻R17、下拉电阻R18、限流电阻R19，其中U7的引脚6、7通过CON1的RJ45接口与电气短距离介质连接，U7的1、4引脚通过光耦隔离电路分别与U5的19、20引脚连接，U7的2、3引脚连接后与U5的30引脚连接；

电气中距离收发器接口：U7连接有C23、C24和C25组成的电源去耦电路、瞬态抑制二极管TD1、TD2、C26、C27组成的电源去耦电路，U7的引脚13与18连接并通过限流电阻R23与U8的引脚1连接，U7的4、7引脚分别与U5的引脚19、20连接，U7的引脚5、6连接后与U5的29引脚连接，U7的引脚15与17连接并通过限流电阻R24与U8的引脚2连接，然后通过RJ45接口与电气中距离介质连接，其中U8为变压器隔离模块；

光纤介质收发器接口：U9的引脚1与U5的引脚14连接、U9的引脚2与U5的引脚14连接，通过光纤OGF接口与光纤介质进行连接，其中U9为光纤驱动器。

本实用新型适用于高速列车任意网络拓扑结构及容量的MVB网络模型建立，实现IEC61375国际标准中规定的过程数据、消息数据及监视数据的通信及总线管理器功能和性能，极大的简化了MVB网络建模过程。本实用新型通过MVB网络组件式模型实现构建任意网络拓扑结构、任意网络容量及灵活通用的MVB网络模型，为高速列车MVB网络应用及理论研究打下了坚实的基础，缩短了研发周期。对促进我国高速列车网络的迅速发展，实现高速列车网络控制系统的自主知识研发具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型本新型的总体框图；

图2是本实用新型的MVB主从设备主控模块电路原理图；

图3是本实用新型的MVB收发器转换接口组件电路原理图；

图4是本实用新型的MVB网络收发器接口电路原理图；

图5是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型是由MVB主设备组件、MVB从设备组件、MVB总线组件及收发器转换接口组件，MVB主设备组件组成。

MVB主设备组件包括：数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块、数据源模块，其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1连接有U3、L1、R7、C14组成的振荡电路、U2、C4、C5、C6组成的2.5V电源电路、U4、C8、C7、C9、C10组成的3.3V电源电路、C1、C2和C3组成的电源去耦电路、C11、C12和C13组成的电源去耦电路、S1、R5、R6、、C15组成的复位电路、限流电阻R1、LED1、限流电阻R2、LED2组成电路用来指示串口数据收发、限流电阻R3、LED3、限流电阻R4、LED4组成电路用来指示端口数据的发送状态，其中U1为EP4C6F17C8N内核，U3为晶振，引脚4和U1的引脚1连接，U1的引脚4和外部时钟电路连接，U2、U4分别为VCC2P5、VCC3P3稳压芯片，U2的引脚2和U1的引脚38连接，U4引脚2和U1的引脚8连接。

MVB从设备组件包括：数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1外部连接电路与MVB主设备组件相同，其实现功能不同。

收发器转换接口组件包括：电气短距离收发器接口、电气中距离收发器接口、光纤介质收发器接口，3类接口集成于收发器转换接口组件中，U5连接有C19、C20、C21组成的电源去耦电路、C18、R8和S2组成的复位电路、限流电阻R13、LED5、限流电阻R14、LED6、限流电阻R15、LED7、限流电阻R16、LED8组成电路分别用来指示各个串口数据收发、C16、C17 和晶振JZ 组成的振荡电路、上拉电阻R9、R10、R11和R12，其中U5的引脚1、2、3、4分别与U1的引脚31、32、25、24连接；

电气短距离收发器接口：U6连接有由OPT1、R20、OPT2、R21及OPT3、R22分别组成的光耦隔离电路、C22去耦电容、上拉电阻R17、下拉电阻R18、限流电阻R19，其中U7的引脚6、7通过CON1的RJ45接口与电气短距离介质连接，U7的1、4引脚通过光耦隔离电路分别与U5的19、20引脚连接，U7的2、3引脚连接后与U5的30引脚连接；

电气中距离收发器接口：U7连接有C23、C24和C25组成的电源去耦电路、瞬态抑制二极管TD1、TD2、C26、C27组成的电源去耦电路，U7的引脚13与18连接并通过限流电阻R23与U8的引脚1连接，U7的4、7引脚分别与U5的引脚19、20连接，U7的引脚5、6连接后与U5的29引脚连接，U7的引脚15与17连接并通过限流电阻R24与U8的引脚2连接，然后通过RJ45接口与电气中距离介质连接，其中U8为变压器隔离模块；

光纤介质收发器接口：U9的引脚1与U5的引脚14连接、U9的引脚2与U5的引脚14连接，通过光纤OGF接口与光纤介质进行连接，其中U9为光纤驱动器。

以下结合附图对本实用新型进行详细描述：

一种MVB网络组件式模型如图1所示，该组件式建模方法构建的MVB网络包括MVB主设备组件1、MVB从设备组件2、收发器转换接口组件3、收发器转换接口组件4、电气短距离介质5、电气中距离介质6、光纤7，MVB主设备组件1通过收发器转换接口组件3分别与电气短距离介质5、电气中距离介质6、光纤7进行双向连接，MVB从设备组件2通过收发器转换接口组件4分别与电气短距离介质5、电气中距离介质6、光纤7进行双向连接，形成MVB通信网络进行消息数据、过程数据、监视数据通信。

MVB主设备组件包括：数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块、数据源模块，其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1连接有U3、L1、R7、C14组成的振荡电路，为主控模块CPU提供时钟频率；U2、C4、C5、C6组成的2.5V电源电路、U4、C8、C7、C9、C10组成的3.3V电源电路，分别为主控模块提供2.5V和3.3V电压；C1、C2和C3组成的电源去耦电路、C11、C12和C13组成的电源去耦电路，为主控模块电路去除电源噪声，提升主控模块CPU的抗干扰能力；S1、R5、R6、、C15组成的复位电路，开关S1按下实现主控模块CPU复位；限流电阻R1、LED1、限流电阻R2、LED2组成电路用来指示各个串口数据收发，当有数据发出时LED2亮，有数据接收时LED1亮，否则都不亮；限流电阻R3、LED3、限流电阻R4、LED4组成电路用来指示端口数据的发送状态，当有数据发出时LED3、LED4亮，否则不亮；其中U3的引脚4和U1的引脚1连接，U1的引脚4和外部时钟电路连接，U2、U4分别为VCC2P5、VCC3P3稳压芯片，U2的引脚2和U1的引脚38连接，U4引脚2和U1的引脚8连接，U1的引脚24、25、31和32分别与U5的引脚2、1、4和3连接；所述的数据处理模块实现数据的解码、编码及数据存储功能；所述数据接收模块实现通过收发器转换接口组件接收MVB总线组件上的数据并将接收的数据传送给数据处理模块；所述数据发送模块实现将数据处理模块的编码数据通过收发器转换接口组件发送到MVB总线上；所述数据源模块通过指定的分布函数将事先定义好的周期扫描表中的主帧发送给数据处理模块进行编码处理。

MVB从设备组件包括：数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1外部连接电路与MVB主设备组件相同，其实现功能不同；所述数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块分别与MVB主设备节点数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块功能相同。

MVB总线组件包括：屏蔽双绞线、光纤，所述屏蔽双绞线包括电气短距离介质、电气中距离介质，其中电气短距离介质依照RS485标准的差分传输导线对，电气中距离介质采用双绞屏蔽线和变压器作电气隔离。

收发器转换接口组件包括：电气短距离收发器接口、电气中距离收发器接口、光纤介质收发器接口，3类接口集成于收发器转换接口组件中，U5连接有C19、C20、C21组成的电源去耦电路，为主控模块电路去除电源噪声，提升主控模块CPU的抗干扰能力；C18、R8和S2组成的复位电路，当按下按键S2时，主控模块U5复位；限流电阻R13、LED5、限流电阻R14、LED6、限流电阻R15、LED7、限流电阻R16、LED8组成电路分别用来指示各个串口数据收发，当接收数据时LED5、LED8亮，发送数据时LED6、LED7亮，否则都不亮；C16、C17 和晶振JZ 组成的振荡电路，为主控模块U5提供时钟频率；上拉电阻R9、R10、R11和R12，将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平；其中U5的引脚1、2、3、4分别与U1的引脚31、32、25、24连接，U5的引脚19、20和30分别通过光耦隔离电路与U6的引脚1、4和2连接，U5的19、20和29分别与U7的41、7、5引脚连接，U5的引脚13、14分别和U9的引脚2、1连接；其中U5的引脚29、30为使能选择引脚；

电气短距离收发器接口：U6连接有由OPT1、R20、OPT2、R21及OPT3、R22分别组成的光耦隔离电路，实现隔离作用，防止外界信号的干扰；其中U7的引脚6、7通过CON1的RJ45接口与电气短距离介质连接，U7的1、4引脚通过光耦隔离电路分别与U5的19、20引脚连接，U7的2、3引脚连接后与U5的30引脚连接；

电气中距离收发器接口：U7连接有C23、C24和C25 及C26、C27组成的电源去耦电路，主要去除电路电源噪声，提高电路抗干扰能力、；瞬态抑制二极管TD1、TD2，防止过电压及吸收浪涌功率的作用；U7的引脚13与18连接并通过限流电阻R23与U8的引脚1连接，U7的4、7引脚分别与U5的引脚19、20连接，U7的引脚5、6连接后与U5的29引脚连接，U7的引脚15与17连接并通过限流电阻R24与U8的引脚2连接，然后通过RJ45接口与电气中距离介质连接，其中U8为变压器隔离模块；

光纤介质收发器接口：U9的引脚1与U5的引脚14连接、U9的引脚2与U5的引脚14连接，通过光纤OGF接口与光纤介质进行连接，其中U9为光纤驱动器；

实现接口灵活切换，改变MVB总线传输介质，为开发研究提供方便。

本实用新型的工作过程是：

上电后，进入主设备轮询过程，MVB主设备组件主控模块U1实现的数据源模块通过指定的分布函数将事先定义好的周期扫描表中的主帧发送给数据处理模块进行编码处理，并将编码后的数据通过数据发送模块发送到收发器转换接口组件，收发器转换接口组件主控模块U5接收MVB主设备组件主控模块U1发出的数据，并根据收发器接口选择信号进行传输介质的选择，其中U1引脚25、24输出值为00代表短距离传输介质、01代表中距离传输介质、11代表光纤传输介质，通过所选择的传输介质进行数据传输。

当挂接在传输总线上面的MVB从设备组件通过收发器转换接口组件所选择的传输总线接收到数据时，传送给MVB从设备组件的主控模块所实现的数据接收模块，然后将接收到的数据发送给数据处理模块进行解码分析处理，然后将处理完的数据通过数据发送模块将响应数据发出，收发器转换接口组件的主控模块U5接收到MVB从设备组件主控模块U1发出的数据，根据所接收到的收发器接口选择信号进行传输介质类型选择并进行数据通信。

MVB主设备组件通过收发器转换接口组件进行数据接收，并传输给主控模块U1进行MVB从设备组件响应数据的处理，一次轮询结束，进入下一次轮询。

MVB主设备组件、MVB从设备组件对传输总线上的数据进行接收时，收发器接口都处于接收状态，当任一传输介质有数据传送时，对应的收发器接口进行数据接收并通过收发器转换组件的主控模块U5发送给主控模块U1进行数据处理。

Claims (1)

1.一种MVB网络组件式模型，其特征在于：是由MVB主设备组件、MVB从设备组件、MVB总线组件及收发器转换接口组件构成；MVB主设备组件和MVB从设备组件经过任意拖拽并通过收发器转换接口组件与MVB总线组件进行双向连接；

MVB主设备组件是由数据处理模块                                                、数据接收模块、数据发送模块、数据源模块构成；其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1连接有U3、L1、R7、C14组成的振荡电路、U2、C4、C5、C6组成的2.5V电源电路、U4、C8、C7、C9、C10组成的3.3V电源电路、C1、C2和C3组成的电源去耦电路、C11、C12和C13组成的电源去耦电路、S1、R5、R6、、C15组成的复位电路、限流电阻R1、LED1、限流电阻R2、LED2组成电路用来指示串口数据收发、限流电阻R3、LED3、限流电阻R4、LED4组成电路用来指示端口数据的发送状态，其中U1为EP4C6F17C8N内核，U3为晶振，引脚4和U1的引脚1连接，U1的引脚4和外部时钟电路连接，U2、U4分别为VCC2P5、VCC3P3稳压芯片，U2的引脚2和U1的引脚38连接，U4引脚2和U1的引脚8连接；

MVB从设备组件是由数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块构成；其模块功能由主控模块U1实现，主控模块U1外部连接电路与MVB主设备组件相同；

收发器转换接口组件是由电气短距离收发器接口、电气中距离收发器接口、光纤介质收发器接口构成，3类接口集成于收发器转换接口组件中，U5连接有C19、C20、C21组成的电源去耦电路、C18、R8和S2组成的复位电路、限流电阻R13、LED5、限流电阻R14、LED6、限流电阻R15、LED7、限流电阻R16、LED8组成电路分别用来指示各个串口数据收发、C16、C17 和晶振JZ 组成的振荡电路、上拉电阻R9、R10、R11和R12，其中U5的引脚1、2、3、4分别与U1的引脚31、32、25、24连接；

电气短距离收发器接口：U6连接有由OPT1、R20、OPT2、R21及OPT3、R22分别组成的光耦隔离电路、C22去耦电容、上拉电阻R17、下拉电阻R18、限流电阻R19，其中U7的引脚6、7通过CON1的RJ45接口与电气短距离介质连接，U7的1、4引脚通过光耦隔离电路分别与U5的19、20引脚连接，U7的2、3引脚连接后与U5的30引脚连接；

电气中距离收发器接口：U7连接有C23、C24和C25组成的电源去耦电路、瞬态抑制二极管TD1、TD2、C26、C27组成的电源去耦电路，U7的引脚13与18连接并通过限流电阻R23与U8的引脚1连接，U7的4、7引脚分别与U5的引脚19、20连接，U7的引脚5、6连接后与U5的29引脚连接，U7的引脚15与17连接并通过限流电阻R24与U8的引脚2连接，然后通过RJ45接口与电气中距离介质连接，其中U8为变压器隔离模块；

光纤介质收发器接口：U9的引脚1与U5的引脚14连接、U9的引脚2与U5的引脚14连接，通过光纤OGF接口与光纤介质进行连接，其中U9为光纤驱动器。